高地层倾角油藏高低部位油井液量配比研究

在高倾角断块油藏中,受重力作用影响,高、低部位油井开发效果差异大。运用物理模拟实验分析了地层倾角对高、低部位油井开发效果的影响,推导了考虑均衡驱替的水驱断块倾角油藏高、低部位油井产液量配比计算方法,并通过与数值模拟结果对比,验证了油井产液量配比计算方法的准确性。研究发现:随着储层倾角的增加,高部位流线变少、水驱波及区域变小、采出程度变低。随着储层倾角增加,达到均衡动用所需的油井产液量配比(高部位油井产液量与低部位油井产液量比)增加。在相同储层倾角的情况下,随着原油密度和注水强度增加,倾角对达到均衡驱替所需的油井产液量配比的影响变弱,油井产液量配比降低。该研究对高倾角断块油藏均衡开发具有指导意义。

大跨移动式风雨棚基于性能的概率地震易损性分析

大跨移动式风雨棚是应用于船厂、工矿、军工等为克服恶劣天气而在场地不同位置设置的可移动棚式特种机械设备。由于该结构多在近海地区投入使用,且近海地区多是地震频发地带,所以对大跨移动式风雨棚进行基于性能的概率地震易损性分析是非常有必要的。以地震峰值加速度(PGA)作为地震动强度指标,以顶点最大位移角和位移延性比作为地震需求指标,并基于文献和文中定义的界限值法对结构进行易损性分析,最终得到结构在不同极限状态下的易损性曲线。通过模拟研究得出:该定义界限值法的结构失效概率大于基于文献界限值的结构失效概率。对于大跨移动式风雨棚可以参考该界限值法对结构进行地震易损性分析。不同地震需求指标和相同PGA下,以顶点最大位移角为指标的结构倒塌概率(78.19%)略小于以位移延性比为指标的结构倒塌概率(78.59%),因此可以以位移延性比为首要考虑的指标,以顶点最大位移角作为对比指标为结构提供今后的震害预测参考数据。

高层建筑结构扭转位移比分析

对高层建筑结构扭转位移比的基本概念进行了讨论,精确界定了扭转位移比的定义,并指出了在工程应用中存在的问题。通过分析无裙房塔楼和带裙房塔楼的高层结构,揭示了现行规范中扭转位移比的局限性,并提出了改进建议。结果表明:扭转位移比作为判断结构扭转严重性的指标存在不足,尤其是在结构底部或带裙房的情况下,可能导致对结构扭转影响的误判。进一步分析了扭转位移比与层间扭转角的关系,并指出直接采用层间扭转角作为控制指标的不可行性。最后,对水平地震作用下的结构抗扭设计方法提出了一些改进建议。建议在设计中应重视竖向构件和楼板的受扭承载力验算,以确保结构的抗扭安全性。

大重合度组合齿廓非圆齿轮设计方法试验研究

为了解决组合齿廓非圆齿轮增大重合度问题,对组合齿廓非圆齿轮设计方法进行了研究。首先,提出了增大齿高系数,减小节曲线压力角、负变位的组合齿廓非圆齿轮设计方法,对变渐开线-不完全变摆线齿廓展开了大重合度组合齿廓设计,并对大重合度的非圆圆柱齿轮进行了设计;然后,分析了齿高系数、变位系数、节曲线压力角与非圆齿轮渐开线齿廓和变渐开线-不完全变摆线组合齿廓的重合度变化规律,制造了2种增大重合度的组合齿廓非圆齿轮;最后,测量了增大齿高系数和减小节曲线压力角的非齿轮齿侧间隙,并与标准的渐开线齿廓齿侧间隙进行了对比,开展了大重合度组合齿廓非圆齿轮传动比的测量试验,以及承载能力仿真对比分析(主动轮固定,从动轮添加15 N·m扭矩)。研究结果表明:组合齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(减小节曲线压力角0.106 mm,增大齿高系数0.107 mm)明显小于渐开线齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(0.173 mm);大重合度组合齿廓非圆齿轮的试验传动比与理论仿真传动比一致;减小节曲线压力角的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值157.5 MPa)最优,增大齿高系数的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值213.2 MPa)最差。采用增大齿高系数,减小节曲线压力角的组合齿廓非圆齿轮设计方法来实现非圆齿轮的大重合度设计是可行的。

近场竖向地震动对高铁连续梁桥易损性的影响分析

本文以某典型三跨预应力混凝土高铁连续梁桥为研究对象,基于OpenSees建立了全桥非线性动力分析模型,对所选100条近场脉冲型地震动的竖向与水平向峰值加速度比值进行了统计。在此基础上,分析了竖向地震动对顺桥向和横桥向地震响应及其易损性曲线的影响。结果表明,竖向地震动会增大固定中墩的顺桥向及横桥向地震响应,且顺桥向的增幅明显大于横桥向;竖向地震动会增大固定中墩各破坏状态的概率,但不会影响顺桥向和横桥向各自的最不利地震动输入方向;随着竖向与水平主分量峰值加速度比值得增大,固定中墩地震响应及易损性曲线增幅会逐渐减小。

城际铁路桥式站结构设计与思考——以京唐城际铁路宝坻南站为例

以京唐城际铁路桥式站宝坻南站为工程实例,通过理论与数值分析,研究侧站房结构体系刚度控制及大悬挑雨棚设计的关键技术。结果表明,屋盖刚度的模拟方式对侧站房刚度影响显著,应采用精确模型模拟,当分别采用等代梁、刚性杆进行模拟时,弹性层间位移角计算值分别偏大14%和偏小50%;对于墙体填充率较低的空旷结构,准确模拟填充墙刚度较采用规范周期折减系数得到的弹性层间位移角计算值偏小9%;超长结构设缝能降低结构最大位移幅值,降低幅度依据结构布置情况具体确定。大悬挑雨棚采用斜拉杆+悬挑钢梁组合体系,根据节点变形协调原理,得到斜拉杆的竖向荷载分配比率即为竖直方向上各杆件的刚度比。设计措施上建议对拉杆体系考虑一定的冗余,避免连续破坏;对大跨度型钢混凝土梁宜适当提高配箍率,充分发挥构件延性。

非均匀来流中斜爆轰波对扰动的动态响应特性

在斜爆轰推进系统中,经过进气道压缩的气流速度仍然很大,导致斜爆轰波前的气流难以达到均匀预混,进而对斜爆轰波系产生影响。以高空飞行条件下非均匀来流中的斜爆轰波系为对象,采用Euler方程结合氢气-空气基元反应模型,通过波角变化和波面位置偏移研究了斜爆轰的受扰动特性。采用当量比作为非均匀的表征变量,在斜爆轰波面上游引入了一个高度可变的扰动区,定义φA为扰动幅值,扰动区的当量比分布通过正弦函数进行模化。研究发现,随着φA的减小,波角减小,波面向下游移动;随着φA的增大,波角增加,波面向上游移动。当φA为负值且足够小时,可以观察到波角突变的新现象,分析表明此现象源于来流当量比非均匀作用下的重新起爆。当φA为正值且足够大时,被扰动区的波角处于非平衡状态,较大的当量比梯度会导致其高于理论值,而较小的当量比梯度会导致其低于理论值。对波面位置的偏移量进行了量化分析,发现波面位移随φA的变化仅在其为正值时是非线性的,在其为负值时是线性的,随扰动区高度的变化也是线性的。

动态接触角研究

动态接触角研究是研究流体渗流微观规律的基础,在选择提高采收率的方法及模拟油藏动态试验等方面具有重要意义。国外从分子理论和动力学角度对动态接触角与驱替速率、液体的毛细管数、黏度比之间的关系进行理论研究,实验研究结论为:较低驱替速率时,动态接触角的余弦差与驱替速率呈线性关系;较高驱替速率时,动态接触角的正切与驱替速率的对数呈线性关系;表面活性剂使液-液界面的动态接触角变小,滞后接触角增大;固体表面粗糙度对动态接触角的影响不大。国内目前主要采用实验方法研究动态接触角,根据插板法实验得出中性玻璃片在气／水和气／油系统中前进接触角的余弦与驱替速率呈线性关系;后退接触角的余弦与驱替速率呈两段线性关系,驱替速率高时的斜率比驱替速度低时的斜率大。

两层三跨框架式地铁地下车站结构弹塑性工作状态与抗震性能水平研究

针对目前缺乏对现有地铁地下车站结构抗震性能水平的认识,根据相关规范的规定,设计了7种研究不同场地类别,并考虑输入地震动强度,分析了两层三跨框架式地铁地下车站结构的动力损伤特性及其抗震水平。结果表明,地铁地下车站结构的弹性和弹塑性工作性态层间位移角限值分别小于地面钢筋混凝土框架结构的对应值;同时,地铁地下车站结构从弹性极限工作状态到弹塑性极限工作状态所对应的层间位移角的差值也较小,说明其抗震延性明显比地面钢筋混凝土框架结构的要差。基于计算结果,分析了不同输入地震动强度下地下结构层间位移角、结构与土体的刚度比和输入峰值加速度之间的关系,建立了该类地铁地下车站结构层间位移角随地下结构与地基的刚度比和输入地震波峰值加速度变化的预测公式,以及该类地下车站结构层间位移角限值与抗震性能水平的一一对应关系,初步给出了该类地下车站结构基于层间位移角的抗震性能水平划分和物理描述。

错位转换高层建筑结构水平地震作用下的扭转反应研究

根据中国规范设计了一总层数为40层的错位转换高层建筑结构,为对比分析需要另设计具有相同楼层数的两带单层转换高层建筑结构。采用Etabs和Satwe对比分析了三结构在水平地震作用下的相对位移比、层间位移比沿楼层分布情况;其相对扭转角、层间扭转角、层间有害扭转角的分布特点;顶层角点扭转位移轨迹。研究分析表明,错位转换高层结构的扭转反应远大于同类带单层转换高层结构的反应;对单层转换结构采用位移比不能很好反映其扭转反应,而结构扭转位移角沿楼层分布规律更能体现其扭转反应特征。

层间位移角比在高层转换结构抗震设计中的应用

高层建筑结构转换层的质量和刚度较大。随着转换梁质量和刚度的增加,转换层上下结构的层间位移角差距明显增大,仅限制转换层上下结构侧向刚度比无法有效控制结构地震作用效应。定义层间位移角比为转换层下部与上部结构层间位移角的最大比值。计算分析发现,采用层间位移角比对结构进行控制可以得到比较好的抗震性能。

带屈曲约束支撑的扭转不规则框架结构抗震性能分析

不规则框架结构楼层的质量中心和刚度中心偏离,导致结构在地震作用下容易发生扭转。对于高烈度设防区的不规则钢筋混凝土结构,产生的扭转效应更加明显。结合实际工程案例对计算模型进行反应谱分析和罕遇地震作用下的时程分析。结果表明:屈曲约束支撑能够改善结构整体的扭转效应,结构的扭转周期比、层间位移角和扭转位移比均能符合规范要求。罕遇地震作用下,在柱间增设屈曲约束支撑的框架扭转位移比变化均匀,最大值为1.17,层间扭转变形得到控制。框架底层屈曲约束支撑滞回曲线饱满,耗能减震效果明显。

直角平面内弹性圆夹杂对入射平面SH波的散射

利用复变函数法、多极坐标移动技术及傅立叶级数展开求解二维直角平面内圆形弹性夹杂对稳态入射平面SH波的散射问题。首先写出直角平面内不含夹杂时的入射波场和反射波场;其次建立直角平面内含夹杂时夹杂外的散射波解和夹杂内的驻波解,并利用叠加原理写出问题的总波场,借助夹杂边界处应力和位移的连续条件建立求解散射波解和驻波解中未知系数的无穷代数方程组并求解,通过算例具体讨论了直角平面水平边界点的位移幅度比和夹杂边界处径向应力集中系数随不同无量纲波数、入射角及圆孔位置的变化情况,结果表明了算法的有效实用性。

钢筋混凝土剪力墙位移角统计分析

收集了68片国内钢筋混凝土悬臂剪力墙低周反复水平荷载的试验结果,对剪力墙各位移角进行了统计分析。根据统计结果,得出悬臂剪力墙开裂、屈服和极限位移角与轴压比、配箍特征值、边缘构件约束长度之间的线性回归关系。认为当量化以开裂为标志的位移性能目标时,应着重考虑配箍特征值和边缘构件约束的影响;当量化以屈服为标志的位移性能目标时,应着重考虑轴压比的影响。并在此基础上提出了可供参考的各性能水准下的层间位移角限值。

直角平面边界固定半圆形夹杂对稳态入射平面SH波的散射

利用复变函数法、多极坐标及傅里叶级数展开技术求解了二维直角平面介质边界固定半圆形夹杂对稳态入射平面SH波的散射问题。首先构造出介质边界处不存在固定半圆形夹杂时的入射波场和反射波场;其次建立介质边界处存在固定半圆形夹杂时夹杂边界产生的能够自动满足直角边应力自由条件的散射波解,从而利用叠加原理可写出介质内的总波场。利用夹杂边界处位移条件和傅里叶级数展开方法列出求解散射波中未知系数的无穷代数方程组,在满足计算精度的前提下通过有限项截断,得到相应有限代数方程组的解,最后通过算例具体讨论了二维直角平面水平边界点的位移幅度比和相位随无量纲波数、入射波入射角、及夹杂位置的不同而变化的情况,结果表明了该算法的有效实用性。

钢框架-带缝钢板剪力墙结构抗震性能研究

利用ADINA有限元软件建立了具有不同参数的单层钢框架-带缝钢板剪力墙结构模型,并对其进行往复荷载作用下的性能研究,经对比分析选取了性能最优的模型。研究该模型在不同轴压比作用下的性能变化,并与相同尺寸的单层钢框架模型进行对比,结果表明:两种钢结构均具有良好的耗能性能;随着结构轴压比的增大,其滞回曲线越来越不饱满且侧移刚度、屈服荷载、屈服位移、破坏荷载退化较为严重;而钢框架结构随着轴压比的增大其性能下降速度快于钢框架-带缝钢板剪力墙结构。本文建立了10层钢框架-带缝钢板剪力墙结构,对其在9度罕遇地震作用下层间位移角进行了模拟分析,结果表明:钢框架-带缝钢板剪力墙结构在三种地震波9度罕遇地震作用下的最大层间位移角均小于《建筑抗震设计规范》中所规定的层间角位移限值,依然能满足"大震不倒"的设计要求。

考虑轴压比影响的钢筋混凝土圆形桥墩位移角地震损伤指标研究

桥墩的抗震性能对于整个桥梁而言具有举足轻重的作用,对其损伤状态进行合理评估是桥梁地震损伤评估的一个关键问题。首先,选取桥墩位移角作为桥墩地震损伤的评估指标,通过对来自不同试验数据库的混凝土圆形桥墩抗震试验数据的统计分析和分布拟合,确定不同损伤状态下的桥墩位移角限值。其次,考虑轴压比的影响,对桥墩位移角损伤指标进行修正。最后,选取高烈度地区具有代表性的桥墩进行循环荷载下的抗震性能数值模拟,并采用未用于统计分析的试验结果,对所给出的桥墩位移角损伤指标取值进行验证。结果表明:所提出的混凝土圆形桥墩地震损伤评估指标合理,相比于其他非位移角指标,采用考虑轴压比修正的桥墩位移角作为评估指标可以方便且更合理地评价桥墩在地震中的损伤情况,为评估桥梁整体地震损伤状态提供依据。

基于风压系数简化模型的圆柱形充气膜结构有限元分析

为分析风荷载作用下圆柱形充气膜结构的受力性能,对风入射角、膜内外压之比、矢跨比等主要影响因素进行有限元分析。基于水平、竖向合力等效的原则,对该类充气膜结构风压系数试验资料进行分析,提出了几种常见情形下风压系数分布简化模型;利用该分布模型,通过模拟试验分析了上述因素对某工程结构控制位置处的位移和应力的影响。结果表明:借助风压系数简化模型的有限元分析结果与试验结果吻合较好;极限入射方向角为60°时,对气膜结构产生的位移、应力最大;内外压之比越小,风压作用越明显;充气膜结构越柔,对其产生的位移、应力越大;矢跨比越大,气膜结构上的最大位移和最大应力越大,同时最小应力也越小,导致结构越容易因局部膜材出现皱褶而发生失稳破坏。

高层住宅新型“成束筒”空间钢网格盒式结构扭转性能对比分析

平面不对称或不规则的结构在地震作用时极易发生扭转脆性破坏,甚至导致结构整体倒塌事故。在抗震设计中做好不规则结构的抗扭设计,对提高结构的抗震安全性是十分重要的。本文以拟建工程为例,采用Midas-Building分析软件对结构模型进行弹性振型分解反应谱分析,通过考察新型"成束筒"空间钢网格盒式结构和常规框架-核心筒结构的两个方向的结构层间位移比、层位移比、层间最大位移、楼层平均位移、层间位移角、层间扭转角等数据的变化规律,并相互比较得出新型"成束筒"空间钢网格盒式结构具有更大的抗扭刚度和更好的抗扭性能。

考虑土拱效应的倾斜刚性挡墙非极限主动土压力

引入非极限内摩擦角同侧向位移的非线性关系;根据非极限状态下的倾斜墙背与滑裂面上的应力关系,以及水平微分层单元的水平静力平衡方程,得到了非极限滑裂面倾角,进而得到平移模式下考虑土拱效应和位移影响的倾斜刚性挡墙非极限主动土压力计算式。研究表明:侧向位移比的增大使非极限滑裂面倾角增大,非极限主动土压力系数减小,非极限主动土压力减小;墙背倾角的增大使非极限滑裂面倾角减小,非极限主动土压力系数减小,非极限主动土压力增大;非极限主动土压力随着填土内摩擦角、墙土摩擦角的增大而减小;与已有方法比较,提出的非极限主动土压力理论值与试验值吻合得更好。